Кротких Т.А., Михайлова Л.А. Воспроизводство и оптимизация плодородия почв при возделывании с.-х. культур в севооборотах и выводных полях - файл n1.doc

Кротких Т.А., Михайлова Л.А. Воспроизводство и оптимизация плодородия почв при возделывании с.-х. культур в севооборотах и выводных полях
скачать (503.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc504kb.03.11.2012 10:15скачать

n1.doc

  1   2   3   4
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

имени академика Д.Н. Прянишникова»

Кафедра агрохимии
Воспроизводство и оптимизация плодородия почв при возделывании с. х. культур

в севооборотах и выводных полях

Методическое пособие к практическим занятиям

по системе удобрения
Составители: Т.А. Кротких, Л.А. Михайлова

Пермь 2009
УДК 631.452:631.582

Рецензент – А.А. Васильев

Воспроизводство и оптимизация плодородия почв при возделывании с. х. культур в севооборотах и выводных полях [Текст]: методическое пособие/ сост. Т.А. Кротких, Л.А. Михайлова, М-во с.-х. РФ, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА». – Пермь: Изд-во ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2009. – 24 с.; 20 см. – 100 экз.

Методическое пособие к практическим занятиям по системе удобрения предназначенное для студентов специальностей 110101, 110102 агрохимического факультета очной и заочной формы обучения отделения и составлено в соответствии с программой курса система удобрения доцентами Т.А. Кротких, Л.А Михайловой.

Печатается по решению методической комиссии агрохимического факультета, утверждено протокол №.

Содержание

Стр.

Введение

Общие сведения о хозяйстве

4


1. Обеспечение бездефицитного баланса гумуса при возделывании с.-х. культур в севообороте или выводном клину

5


1.1 Роль гумуса, его баланс, статьи прихода и расхода, источники

восполнения гумуса в почве

5


1.2 Расчет баланса гумуса в севообороте или выводных полях

5


1.3 Определение потребности в органических удобрениях

7


2. Оптимизация реакции почвенной среды

10


2.1 Кислотность почвы, её формы и влияние на урожайность с.х. культур

10


2.2 Нуждаемость почв в известковании. Суть основного и

поддерживающего известкования и их различие. Значение

известкования в повышении урожайности сельскохозяйственных культур

10


2.3 Методы расчета доз известьсодержащих удобрений, их суть и различие

11


3. Оптимизация фосфатного и калийного уровня почв

13


4. Расчет ориентировочной экономической эффективности приемов

воспроизводства и оптимизации почвенного плодородия

16


5. Литература

17


6. Приложение

18


Цель – закрепление программного материала по дисциплине «Система удобрения», расширение и углубление знаний студентов по вопросам оптимизации плодородия почв и рационального применения средств химической мелиорации почв.
Введение. Дать понятия о воспроизводстве и оптимизации почвенного плодородия, значение удобрений в изменении агрохимических свойств и повышении урожайности с.-х. культур по источникам литературы.
Общие сведения о хозяйстве

Область, район, наименование хозяйства, его специализация.

Площадь сельскохозяйственных угодий, га:

всего пашни

-полевые севообороты

-кормовые севообороты

-овощные или овощекормовые севообороты

луга и пастбища

всего сельскохозяйственных угодий:

Поголовье скота на 100га с.х. угодий:

а) лошади

б) крупный рогатый скот

в) овцы

г) свиньи

д) куры
Таблица 1

Характеристика севооборота

Культуры

рНKCl

Содержание Р2О5

Используется Р2О5 из почвы, кг

Вынос Р2О5 1 т урожая, кг

Фактическая урожайность, ц/г

Площадь поля, га

мг/кг

кг/га

































































































Общая площадь севооборота га
Таблица 2

Агрохимическая характеристика почв по полям севооборота

№ поля

Название почвы

Гранулометрический состав

Гумус, %

Мг-экв/100 г почвы

рН(KCl)

V, %

Мг/кг почвы

Нг

S

ЕКО

Р2О5

К2О

1































2































n…

































1. Обеспечение бездефицитного баланса гумуса при возделывании

с.-х. культур в севооборотах и выводных полях
1.1 Роль гумуса, его баланс, статьи прихода и расхода, источники

восполнения гумуса в почве
1.2 Расчет баланса гумуса в севообороте или выводных полях
Динамика гумуса в почвах зависит от почвенно-климатических условий, структуры посевных площадей, урожайности сельскохозяйственных культур, интенсивности обработки почв, количества и качества применяемых удобрений и мелиорантов. Баланс гумуса равен разности между выходом его из пожнивно-корневых остатков и минерализацией.

При расчёте баланса гумуса учитывают его минерализацию (табл. 3).

Таблица 3

Минерализация гумуса в севообороте или выводном поле

Культура севооборота

Урожайность, т/га

Вынос азота с 1 т основной и с соответствующим количеством побочной продукции, кг (Nв)

Коэфф. минерализации гумуса под различными культурами (Км)

Поправочный коэфф. на минерализацию гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (Пкм)

Поправочный коэфф. на фиксацию атмосферного азота для бобовых и зернобобовых культур (Кф)

Минерализация гумуса в год, т/га


1-я



















2-я



















n-я



















За севооборот




















Минерализацию гумуса ведут по формуле:

R=УЧNвЧКмЧПкмЧКфЧ20Ч0,5/1000 (1),

где R – минерализация гумуса в год, т/га; У – урожайность культур, т/га;

Nв – вынос азота с 1 т основной и с соответствующим количеством побочной продукции, кг; Км – коэфф. минерализации гумуса под различными культурами; Пкм – поправочный коэффициент на минерализацию гумуса в зависимости от гранулометрического состава почвы (суглинистые почвы – 1; супесчаные – 1,4; песчаные – 1,8); Кф – поправочный коэффициент на фиксацию атмосферного азота для бобовых культур 0,3 и зернобобовых - 0,5); 20 – коэффициент перерасчёта азота в гумус (в составе гумуса содержится в среднем 5% азота); 0,5 – коэффициент учитывающий, что при использовании азотных удобрений из почвы используется примерно половина вынесенного азота.

Частично гумус восполняется за счёт органического вещества пожнивных и корневых остатков. Количество пожнивных и корневых остатков разных культур определяют по формуле:

ПКО= УЧКпк (2),

где ПКО – выход пожнивных и корневых остатков, т/га; У – урожайность культуры, т/га; Кп – коэффициент выхода пожнивных и корневых остатков (приложение 1).

В состав гумуса переходит только часть органического вещества пожнивно-корневых остатков. Коэффициент гумификации растительных остатков варьируют в значительных пределах от 0,1 до 0,18. Выход гумуса из пожнивных и корневых остатков разных культур определяют по формуле:

Г=ПКОЧКгпкЧПкг (3),

где Г – выход гумуса из пожнивно-корневых остатков, т/га; ПКО – выход пожнивно-корневых остатков, т/га; Кгпк – коэффициент гумификации (приложение 2); Пкг – поправочный коэффициент на гумификацию в зависимости от гранулометрического состава почвы (суглинистые почвы – 1,1; супесчаные почвы – 1,0; и песчаные почвы – 0,8).

Выход гумуса из пожнивных и корневых остатков ведут на основании таблицы 4.

Таблица 4

Выход гумуса в севообороте или выводном поле

Культура севооборота

Урожайность, т/га

Коэфф. выхода пожнивно-корневых остатков от основной продукции (Кпк)

Выход пожнивно-корневых остатков, т/га (ПКО)

Коэфф. гумификации (Кгпк)

Поправочный коэфф. на гумификацию в зависимости от гранулометрического состава почвы (Пкг)

Выход гумуса из пожнивно-корневых остатков, т/га (Г)

1-я



















2-я



















n-я



















За севооборот

-

-

-

-

-





Далее вычисляется баланс гумуса за севооборот:

Баланс гумуса тR (4),

где Г – выход гумуса из пожнивно-корневых остатков за севооборот, т; R – минерализация гумуса в год за севооборот, т.

Баланс гумуса может быть отрицательным, т.е. дефицитным, когда потери его преобладают над приходом, нормальным или нулевым при равенстве потерь и прихода, положительным, когда приход преобладает над расходом.

При отрицательном балансе основным источником восполнения гумуса в почве являются органические удобрения, поэтому для каждого севооборота необходимо установить дозу внесения и насыщенность органическими удобрениями. В среднем, подстилочный навоз содержит 22% сухого вещества, коэффициент гумификации которого равен 0,2 или 20%. Тогда выход гумуса из 1 т навоза составляет 44 кг или 0,044т (1,0*22*20/100*100). При отрицательном балансе дозу органических удобрений (Д, т/га) рассчитывают по формуле:

Д, т/га =Баланс гумуса т/га/0,044 (5)

Важным показателем при расчётах балансов является насыщенность – количество удобрений (т и кг) приходящееся на 1 га площади посевов. Например, баланс гумуса в восьмипольном севообороте составил -3,52 т/га, доза органических удобрений будет равна 3,52/0,044 = 80 т/га, насыщенность для бездефицитного баланса гумуса составит 80: 8 = 10 т/га.

Сделать вывод по полученным данным.
1.3 Определение потребности в органических удобрениях
Для обеспечения необходимой насыщенности органическими удобрениями в каждом хозяйстве планируются мероприятия по их накоплению, хранению, применению.

Определить общее количество органических удобрений (табл. 5) и рассчитать фактическую насыщенность 1 га пашни органическими удобрениями в условном хозяйстве. Выход навозной жижи составляет 15% от общего количества навоза. Выход органических удобрений от одной головы приведён в приложениях 3, 4.

Количество навоза (т), получаемого в хозяйстве, можно также рассчитать по формуле:

Н=(К/2+П)Ч4 (6),

где К/2 – количество сухого вещества корма, переходящего в навоз;

П – количество подстилки, т; 4 – коэффициент пересчета (масса сырого навоза в 4 раза больше, чем масса сухого вещества корма).

Таблица 5

Накопление органических удобрений в хозяйстве, т

Вид скота

Количество голов

Примерная норма выхода навоза от 1 головы

Всего навоза

Навозной жижи














































Итого








Для создания бездефицитного баланса гумуса в условном хозяйстве рассчитать потребность в органических удобрениях на всю площадь пашни и их баланс (табл. 6). При определении общей потребности в органических удобрениях необходимо учитывать рекомендуемую насыщенность. Для расчётного севооборота насыщенность органическими удобрениями должна обеспечивать бездефицитный баланс гумуса. Для других севооборотов и выводных участков рекомендуется брать следующую насыщенность: полевой севооборот – 3-6 т/га; кормовой (прифермский) – 6-10 т/га; овощной – 10-15 т/га.

Недостающее количество органических удобрений необходимо восполнить приготовлением компостов.

Таблица 6

Баланс органических удобрений

Севооборот

Общая площадь севооборота, га

Рекомендуемая насыщенность органическими удобрениями, т/га

Требуется органических удобрений согласно насыщенности, т

Наличие навоза, навозной жижи в отделении, хозяйстве, бригаде, т

Недостающее количество органических удобрений, т

Полевой
















Кормовой
















Овощной
















Итого











Торфонавозные компосты. При компостировании с навозом торф обогащается микроорганизмами, снижается его кислотность, в компосте усиливается микробиологическая деятельность, интенсивнее происходит разложение органического вещества и увеличивается количество доступного растениям азота. Торф, благодаря высокой поглотительной способности, полностью связывает аммиак, образующийся при разложении органического вещества, при этом потери азота из навоза резко уменьшаются. Хорошо приготовленный торфонавозный компост не уступает по эффективности навозу.

Действие компоста еще более повышается при добавлении к нему 2-3 % фосфоритной муки, а при использовании кислого торфа – 1-2 % извести. Для компостирования с навозом следует брать проветренный торф с влажностью 60-65 %. Чем выше степень разложения торфа, тем больше торфа и меньше навоза можно брать для приготовления компоста. При закладке компоста зимой на одну часть навоза берут одну часть торфа, а при весенне-летней закладке – две-три части. Качество компоста выше при более узком соотношении между торфом и навозом.

Торфонавозные компосты следует готовить в поле на месте их применения, вблизи животноводческих ферм или в навозохранилище.

Торфожижевые компосты. Накапливающуюся в хозяйстве навозную жижу целесообразнее использовать для компостирования с торфом. При этом резко сокращаются потери азота из навозной жижи, и повышается удобрительное качество торфа. Для компостирования с навозной жижей подходят все виды торфа, кроме известковых его форм.

На 1 т проветренного торфа в зависимости от его влажности берут от 0,5 до 1 т навозной жижи. После впитывания жижи всю массу сгребают бульдозером в штабеля, которые не уплотняют.

Аналогично можно заготовить компосты из торфа и жидкого навоза (соотношение между торфом и навозом 1:1 или 2:1).

Спланировать приготовление 1-2 видов компостов в севообороте, их состав должен соответствовать ГОСТ (табл. 7).

Твердые органические удобрения (традиционный подстилочный навоз и различные компосты) вносят преимущественно по двум технологическим схемам – прямоточной (ферма – поле) и перевалочной (ферма – бурт, штабель – поле).).

Таблица 7

Приготовление компостов

Вид компостов

Соотношение компостируемых материалов

Компостируемые материалы

Всего

навоз

торф

навозная жижа

Рф

Торфонавозный



















Торфонавозофосфоритный



















Торфожижевой



















Торфожиже-фосфоритный



















Всего компостов





Применение органических удобрений в каждом хозяйстве начинают с распределения их по севооборотам и внесевооборотным участкам в следующем порядке:

- лучшие виды (навоз и экологически безопасные компосты с его участием) выделяют под овощные севообороты;

- во вторую очередь выделяют с учетом удаленности от мест их производства оставшиеся удобрения для кормовых севооборотов и участков;

- в третью очередь распределяют оставшиеся ресурсы, включая сидераты, солому по полевым севооборотам.

В пределах каждого севооборота или внесевооборотного участка рекомендуемые дозы органических удобрений под конкретными культурами устанавливают также с учетом ряда условий:

- неодинаковой отзывчивости культур (сортов) на это удобрение и уровней планируемой (ожидаемой) среднемноголетней урожайности их;

- организационно-технических возможностей качественного внесения и заделки вносимого вида и дозы удобрений в почву;

- обеспечения максимально возможной экономической эффективности и экологической безопасности вносимого вида и дозы удобрения.

Среди овощных культур на органические удобрения наиболее отзывчивы огурцы, кабачки, тыквы и другие стелющиеся культуры, а также лук, чеснок, столовая свёкла и морковь, причём под стелющиеся культуры лучшими являются слаборазложившийся и свежий навоз, под лук и чеснок – полуперепревший, а под корнеплоды – перепревший навоз.

Среди кормовых культур на органические удобрения наиболее отзывчивы многолетние и однолетние травы, кукуруза на силос и кормовые корнеплоды (свекла, морковь, брюква, турнепс).

Среди полевых культур традиционно эти удобрения вносят под картофель и озимые зерновые культуры, хотя по данным многолетних опытов при эквивалентных по питательным элементам дозах под картофель органические и минеральные удобрения равноценны, а под зерновыми (озимыми и яровыми) культурами органические удобрения часто уступают минеральным.

Дозы органических удобрений зависят от количества и качества их, способов внесения, биологических особенностей и продуктивности культур и почвенно-климатических условий и при этом должны быть экономически выгодными и экологически безопасными.

Минимальные экономически оправданные дозы твердых органических удобрений при разбросном внесении с немедленной заделкой в почву на бедных почвах — 20 – З0 т/га, на окультуренных и плодородных почвах – 10 – 20 т/га, максимальные соответственно 40 – 100, 30 – 60 т/га, а при локальных способах внесения (в борозды, лунки) — в два раза меньше.

Определить дозу и место внесения органических удобрений в севообороте.
2. Оптимизация реакции почвенной среды
Химическая мелиорация почв – это регулирование состава поглощённых ППК катионов путем замены избытка нежелательных среди них (водород, алюминий, железо, марганец в кислых, натрий, иногда и магний в щелочных почвах) на кальций. Мелиорация почв должна предшествовать применению удобрений для создания оптимальной реакции среды и максимального потребления питательных элементов почв и удобрений возделываемыми культурами.
2.1 Кислотность почвы, ее формы и влияние на урожайность с.х. культур
В этом разделе описать влияние кислотности на урожайность сельскохозяйственных культур и её формы.
2.2 Нуждаемость почв в известковании. Суть основного и поддерживающего известкования и их различие. Значение известкования в повышении

урожайности сельскохозяйственных культур
На кислых почвах нуждаемость и очередность известкования почв каждого севооборота уточняют по всему комплексу агрохимических показателей (рНсол, степень насыщенности основаниями, содержание органического вещества, подвижных форм алюминия и марганца) с учетом гранулометрического состава.

При определении нуждаемости и очерёдности в известковании учитывают и биологические особенности культур. В севооборотах с картофелем (при 40% и более этой культуры в структуре севооборота) и льном повышать рН почвы более 6,0 не следует, а оптимальные для льна значения в супесчаных разностях рН 5,0 – 5,5, легко- и среднесуглинистых 5,3 – 5,8, тяжелосуглинистых и глинистых рН 5,5 – 6,0.

В первую очередь известкуют сильно кислые, а в последнюю - слабокислые почвы. При этом почвы с более высокой степенью насыщенности основаниями слабее нуждаются в известковании (приложения 5, 6). Если же по финансово-экономическим причинам нет возможности известковать все кислые почвы, выгоднее начинать эту работу со средне- и слабокислых, как более плодородных почв, что позволит при меньших дозах извести и удобрений (при меньших затратах) получать хорошие урожаи наиболее ценных (с учетом конъюнктуры рынка) овощных, пропашных, зерновых и других культур.

Определить нуждаемость почв по полям севооборота (табл. 8). Изложить суть основного и поддерживающего известкования и их различие.
Таблица 8
Нуждаемость почв в известковании по полям севооборота

№ поля

Культура

Агрохимические показатели, мг-экв/100 почвы

V,%

рНCL)

Нуждаемость в известковании

Нr

S

ЕКО

1






















2






















3






















n…























2.3 Методы расчета доз известьсодержащих удобрений, их суть и различие
Дозы известковых материалов в зависимости от всех ранее перечисленных условий определяют наиболее подходящим для конкретных условий методом, среди которых наиболее распространены следующие:

- по гидролитической кислотности почвы:

Д СаСО3 = НгЧК (7),

где Д – доза СаСО3, т/га, Нг – гидролитическая кислотность почвы, мг-экв/100г, К – коэффициент пересчета (1,5 при условии, что масса пахотного горизонта почвы на 1га равна З млн. кг, 1,25 при условии, что масса пахотного горизонта почвы на 1га равна 2,5 млн. кг);

- на планируемый сдвиг рНсол :

Д СаСО3 = ? рНЧА/0,1 (8),

где ? рН – планируемый сдвиг рНсол, А – затраты СаСО3 для сдвига на 0,1 рН (приложение 9);

- по совокупности агрохимических показателей (рНсол, содержание гумуса, по рекомендациям, основанным на опытных данных и др.) с учетом гранулометрического состава почвы.
Описать методы расчета доз известьсодержащих удобрений, их суть и различие. Рассчитать дозы извести по гидролитической и обменной кислотности (табл. 9, 10).

Дозы СаСО3 пересчитать на конкретное известковое удобрение по формуле:

Д т/га= х.ч.СаСО3Ч100Ч100Ч100/(МЧ(100-В)Ч(100-Z) (9),

где Д – доза конкретного известкового удобрения, т/га, М – % д.в. в удобрении, Z – количество частиц в удобрении, диаметр которых больше 1 мм, %, В – влажность удобрения, %.
Таблица 9
Расчет доз извести по полям севооборота по гидролитической кислотности

№ поля

Нг, мг-экв./100г

почвы

Доза СаСО3, т/га

Доза известкового удобрения, т/га

Поправочный коэффициент

Доза известкового удобрения в зависимости от типа севооборота и гранулометрического состава почв, т/га

Потребность на поле, т

1



















2



















3



















n…




















Таблица 10

Расчет доз извести по полям севооборота на сдвиг обменной кислотности

№ поля

Название почвы

Гранулометрический состав

рНCL) факт.

Планируемый уровень рН (КСL)*

 рНCL)

Доза извести, т/га

СаСО3 необходимое для сдвига на 0,1 рН, т

Доза СаСО3, т/га

Необходимо извести 1 или 2 кл.

Необходимо извести на площадь поля, т

1




























2




























3




























n…






























Полные дозы извести по гидролитической кислотности корректируют с учётом ведущих культур севооборота и гранулометрического состава (приложение 7). Дозы извести по обменной кислотности устанавливают с требованиями растений к кислотности почвы (приложение 8).

Внесение известьсодержащих удобрений, рассчитанных по Нr обеспечивает сдвиг реакции на 1,5-2 ротации, а на сдвиг реакции – на 5-6 лет.

Дать характеристику имеющихся в хозяйстве известьсодержащих материалов. Обосновать выбор форм известковых удобрений с учетом агрохимических свойств почв и требованиями культур. Разработать план известкования (табл. 11). Подсчитать необходимое количество известковых удобрений на всю площадь севооборота. Указать место, сроки и способы внесения извести в севообороте с указанием марки машин.
Таблица 11
План известкования в севообороте

№ поля

рНCL)

Доза известкового удобрения в зависимости от типа севооборота, т/га

Год известкования

1










2










n…










Общая потребность в известковых удобрениях за севооборот




3. Оптимизация фосфатного и калийного уровня почв
Высокие урожаи с.-х. культур обеспечивает соответствующий питательный режим почвы, связанный с запасами доступного фосфора и калия для растений. Запасы подвижных форм элементов питания зависят от типа почв, гранулометрического состава, окультуренности и технологии возделывания с.-х. культур.

Оптимальным уровнем содержания подвижных форм фосфора и калия, к которым необходимо стремиться, следует признать для дерново- подзолистых и серых лесных почв в полевых севооборотах 100-150, в кормовых – 150-200 и овощных – 200-250мг/кг почвы (по методу Кирсанова, приложение 10). Повышение содержания подвижного фосфора в почвах севооборота можно провести путем внесения высоких доз фосмуки. Этот прием получил название – фосфоритование. Фосфоритная мука – самое дешевое фосфорное удобрение. Для изготовления ее могут быть использованы низкопроцентные фосфориты, не пригодные для химической переработки в суперфосфат.

Фосфоритная мука негигроскопична, не слеживается, может смешиваться с любым удобрением, кроме извести. Выпускают четыре сорта фосфоритной муки, общее содержание фосфора в расчете на Р2О5 в которых следующее: высший сорт – не менее 30 %, I – 25 %, II сорт – 22 %, III – 19 %.

Большинство сельскохозяйственных культур могут использовать фосфоритную муку только при определенной кислотности почвы, достаточной для его разложения. Поэтому на почвах с нейтральной реакцией (обыкновенные, типичные и южные черноземы) применение её малоэффективно. На кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах, красноземах и выщелоченных черноземах она может не уступать суперфосфату. Под влиянием почвенной кислотности фосфоритная мука превращается в усвояемую форму для растений. Исследованиями доказано, что на почвах, имеющих гидролитическую кислотность менее 2-2,5 мг-экв./100г, разложение фосфоритной муки происходит



слабо и эффективность ее очень низкая. Чем больше гидролитическая кислотность, тем выше эффективность фосфоритной муки. Однако действие ее зависит не только от величины кислотности почвы, но и от емкости поглощения и степени насыщенности основаниями. При одной и той же гидролитической кислотности действие фосфоритной муки тем выше, чем меньше емкость обменного поглощения катионов почвы и ниже степень насыщенности ее основаниями.

Рис. 1. Зависимость действия фосфоритной муки от гидролитической кислотности (Нг) и ёмкости обменного поглощения катионов (Т) (график Голубева)
Пользуясь графиком Голубева определить возможность использования фосфоритной муки в севообороте и определить её действие (табл. 12).
  1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации